減壓穩壓閥在消火栓減壓系統應用

消火栓系統是我國采用的主要滅火設施，而消火栓系統的減壓和給水分區則是在工程設計時經常遇到的消火栓系統技術問題。就常用的消火栓系統減壓方式：減壓孔板減壓、節流管減壓、減壓閥減壓、減壓水箱減壓作了介紹。同時介紹了目前減壓方式多元化的傾向，重點介紹了減壓穩壓消火栓和減壓保（持）壓消火栓，及其對規范條文出水壓力值、

1 現行消防規范關于消火栓系統的出水壓力值和靜水壓力值的規定消火栓系統是我國采用的主要滅火設施，而消火栓系統的減壓和給水分區則是在工程設計時常遇到的消火栓系統技術問題。現行消防規范關于消火栓系統的減壓和給水分區有明確規定：《建筑設計防火規范》（GB 50016—2006，以下簡稱“建規”）8．4．4條第9款規定：“室內消火栓栓口處的出水壓力大于0．5 MPa時，應設置減壓設施；水壓力大于1．OMPa時，應采用分區給水系統”。《高層民用建筑設計防火規范》（GB 50045—95，2005年，以下簡稱“高規”）7．4．6．5條規定：“消火栓栓口靜水壓力不應大于1．oo MPa，當大于1．oo MPa時，應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于o．50 MPa時，應采取減壓措施"。就條文而言，“建規”和“高規”關于消火栓系統的減壓和給水分區，其規定是一致的，具體數值是相同的。
2減壓方式
    “建規”和“高規”條文未對減壓方式作明確規定，而“建規”條文說明則明確指出：“減壓措施一般可采用設置減壓閥或減壓孔板等方式”。對減壓后的出水壓力則在“建規”條文說明中明確為：“為確保水槍有必要的有效射程，減壓后消火栓栓口處的出水壓力不應小于25 m水柱”。“高規”條文說明只說明了減壓的理由，而未對減壓方式作必要的說明。另一本消防規范《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084—2001，20以下簡稱“噴規”），盡管自動噴水滅火系統與消火栓系統是*不同的滅火設施，減壓理由和具體減壓數值也不盡相同，但減壓方式有共通的地方。“噴規”4．2．9條第2款規定：“控制管道靜壓的區段宜分區供水或設減壓閥，控制管道動壓的區段宜設減壓孔板或節流管”。綜上所述，現行消防規范，關于減壓方式大致有以下四種：減壓孔板、節流管、減壓閥、分區供水。
3 減壓孔板減壓減壓孔板減壓是常用的減壓方式，關于減壓孔板，“噴規”有兩條具體規定，分別是9．3．1條、9．3．3條和相關的附錄。
9．3．1條規定如下：
“減壓孔板應符合下列規定：“噴規”相應的條文說明，進一步明確了減壓孔板的結構和孔板厚度，關于孔板厚度見表1。表1 孔板厚度公稱直徑DN 50～80 100～150 200孔板厚度／mm 3 6 9關于減壓孔板水頭損失計算方式，“噴規”條文說明中指出：“經過反復比較，本規范選用1985年版《給水排水設計手冊》第二冊中介紹的公式，此公式與《工程流體力學》（東北工學院李詩久主編）、《流體力學及流體機械》（東北工學院李富成主編）、《供暖通風設計手冊》、及1985年版《給水排水設計手冊》中介紹的公式計算結果相近。原規范條文說明中介紹的公式，用于規定孔口直徑時有一定局限性，理由是當孔板孔口直徑較小時，計算結果誤差較大。”減壓孔板減壓方式，其優點是構造簡單、價格低廉，而且規范條文有相應規定，盡管消火栓系統沒有明確規定，但自動噴水滅火系統和消火栓系統就減壓而言是共通的。“噴規”有關減壓孔板的規定也可移用至消火栓系統，但我們對減壓孔板減壓方式還存在以下疑慮，提出來供討論：


（1）需要計算，增加設計工作量。
（2）不同管段，要求的減壓值不同，因而孑L口直徑也不相同，安裝時容易搞錯，從而影響減壓效果。
（3）消防給水系統存在多種供水方式，多種供水工況，如：消防水箱供水、消防水泵供水、消防穩壓泵供水、消防車上消防水泵供水等。現行消防規范規定了消火栓栓口的出水壓力，而在工程設計中，有按消防水泵供水計算確定的，也有按消防穩壓泵供水計算確定的，亦有按其他供水方式、供水工況來計算確定的。
（4）有時單級孑L板減壓值有限，需兩級或多級孔板減壓，而孔板前后均要留5倍管道直徑的直線長度，兩級孔板共需留15倍管道直線的直線長度，按DN65的消火栓，其直線長度為65×15—975mm），相當于l m長度，而且是水平管段，在工程實施時有一定困難。
（5）減壓孑L板水頭損失的計算公式，與設定的邊界條件等有內在，我國的計算公式來源于前蘇聯，其邊界條件是孔口直徑與設置管段直徑的比值為o．23～o．83時有效，而現行規范的計算公式與邊界條件是否還存在這一關系，值得推敲。
（6）我國的標準減壓孔板的實際減壓效果與計算公式而得的減壓效果是否吻合，缺少驗證。我國
的中國建筑標準設計研究院曾就減壓孔板做過實測工作，但遺撼的是數據偏少而且所采用的孔板并非標準減壓孔板。
（7）從室內水平環狀管網直接接出消火栓時，很難確定消火栓栓口的出水壓力值，因此也很難計算減壓孔板的孔口直徑。
（8）孔板孔口在中軸線位置，在一定程度上影響排氣和排渣（我國目前無變形孔板、調壓孑L板和便于排氣、排渣的上位孔口孔板和下位孔口孔板）。
4節流管減壓
     節流管減壓是比減壓孔板減壓還要簡單的一種減壓方式，“噴規"也有相應條文作出規定，（見“噴規”9．3．2條和9．3．4條），它也具有構造簡單、價格低廉的優點，我們在此不作闡述，這是由于：①節流管減壓效果有限，在我國工程實際應用不多；②在工程實施時，節流管較長，較難找到具體實施部位。
5減壓閥減壓系統

 

給水減壓閥維護管理

6.0.1  投入使用后的給水減壓閥組應定期檢查和維護，確保閥組正常運行。日常維護管理工作可由物業管理部門負責，供水主管部門應進行監督檢查。
〖條文說明〗6.0.1  日常維護管理對于給水減壓閥組的正常使用，保證給水系統的正常運行至關重要，應納入物業管理部門的日常維護管理工作內容，制定相應維護管理的制度和減壓閥運行數據記錄表格，切實執行；當地供水企業和供水主管部門應進行監督檢查，必要時，實地抽查減壓閥的運行情況，檢查日常巡查和維護的數據記錄。
6.0.2  給水減壓閥組的日常維護管理工作應包括下列主要內容：
　　1 定期巡查減壓閥的出口壓力是否正常，每月至少一次，并記錄；
　　2 過濾器濾網應每半年至少清理一次；
　　3 對設置在介質不常流動管道上的給水減壓閥組，應定期進行通水試驗，每季度至少一次；
　　4 停水恢復正常供水后應及時對減壓閥閥組進行檢查。
6.0.3  如給水減壓閥組出現不能減靜壓情況，屬于減壓閥故障現象，應由經培訓合格的專業技術人員進行維修。
〖條文說明〗6.0.2～3.0.3  對給水減壓閥組的日常維護管理工作內容及要求的具體規定。
　　　在給水減壓閥組使用過程中如發現閥組出口壓力值發生變化，可按照本規程第4.3.5、4.3.6條方法對閥組出口壓力進行調試和設定。
　　　在管理上應有定期維護制度，配備專職管理人員，對給水減壓閥的出口壓力定期進行巡查，記錄減壓閥出口壓力，對過濾器定期進行清洗。對于消防系統減壓閥，應定期進行通水試驗，檢查減壓閥的開啟通水性能。
在巡查中，如發現閥組前、后壓力表指示數值出現異常，甚至前、后壓力表指示數值相等，則表明減壓閥本身已存在故障。即減壓閥可能有垃圾卡阻或密封件損壞，應及時通知相關技術人員，盡早修復。
 

 

 給水減壓閥性能參數

公稱壓力（MPa）	1.6	2.5	4.0	6.4		10.0		16.0
殼化試驗壓力（MPa）	2.4	3.75	6.0	9.6		15.0		24
密封試驗壓力（MPa）	1.6	2.5	4.0	6.4		10.0		16.0
高進口壓力（MPa）	1.6	2.5	4.0	6.4		10.0		16.0
出口壓力范圍（MPa）	1.0-1.0	0.1-1.6	0.1-2.5	0.5-3.5		0.5-35		0.5-45
壓力特性偏差（MPa）△P2P	GB12246-1989
流量特性偏差（MPa）△P2G	GB12246-1989
小壓差（MPa）	0.15	0.15	0.2	0.4	0.8		1.0
滲漏量	GB12245-1989

 

 給水減壓閥流量系數（Cv）

 

DN	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300	350	400	500
Cv	1	2.5	4	6.5	9	16	25	36	64	100	140	250	400	570	780	1020	1500

 

 給水減壓閥主要零件材料

 

零件名稱	零件材料
閥體閥蓋底蓋	WCB
閥座閥盤	2Cr13
缸套	2Cr13/銅合金
活塞	合金鑄鐵
導閥座導閥桿	2Cr13
主閥彈簧	1Cr18Ni9Ti
導閥主彈簧	50CrVA
調節彈簧	60Si12Mn

 

 給水減壓閥外形尺寸（PN1.6-4.0）單位：mm

 

公稱通徑 DN	外形尺寸
	L		H	Hl
	1.6/2.5MPa	4.0MPa
15	160	180	295	90
20	160	180	330	98
25	180	200	330	110
32	200	220	330	110
40	220	240	345	125
50	250	270	345	125
65	280	300	350	130
80	310	330	385	160
100	350	380	385	170
125	400	450	400	200
150	450	500	415	210
200	500	550	475	240
250	650		525	290
300	800		580	335
350	850		620	375
400	900		660	405
450	900		730	455
500	950		750	465

 

 給水減壓閥外形尺寸（PN6.4-16.0） 單位：mm

 

公稱通徑 DN	外形尺寸
	L		H	Hl
	6.4MPa	10.0/16.0MPa
15	180	180	305	105
20	180	200	340	105
25	200	220	340	120
32	220	230	340	120
40	240	240	355	135
50	270	300	355	135
65	300	340	360	140
80	330	360	395	17
100	380		400	185
125	450		415	215
150	500		430	225
200	550		495	260
250	650		545	310
300	800		600	355
350	850		640	395
400	900		690	435
500	950		780	495

 

 給水減壓閥安裝說明：

①為了操作和維護方便，該減壓閥一般直立安裝在水平管道上，橫向安裝須特別說明。
②安裝時應注意使管路中介質的流向與氮氣減壓閥休上所示箭頭的方向一致。
③為了防止水用減壓閥后壓力超壓，應在離閥出口不少于4M處安裝一個安全閥。

  減壓閥減壓也是一種可以實施的減壓方式，“噴規”條文關于減壓閥的具體規定見9．3．5條：“減壓閥應符合下列規定：
1．應設在報警閥組入口前；
2．人口前應設過濾器；
3．當連接兩個及以上報警閥組時，應設置備用減壓閥；
4．垂直安裝的減壓閥，水流方向宜向下。”
    減壓閥減壓，既可以減動壓，也可以減靜壓。若采用可調式減壓閥可不用計算；若采用考慮了動壓系數的比例式減壓閥，計算也極簡單。但減壓閥減壓的缺點是：①價格昂貴；②占用較多位置；③先導式減壓閥的先導閥采用針閥，當消防給水管網清洗不*不到位時，容易因堵塞而導致減壓失效；④現場調試時，在減壓閥閥后需裝設壓力表，這需在閥體上留出設置壓力表的安裝孔口才有可能，這就為減壓閥的選用限制了條件；⑤減壓值過大時會有強噪聲級的嘯叫聲。
6減壓水箱減壓
   水箱在更多的場合是作為給水豎向分區的一項技術措施，而有時也可作為減壓方式的一項措施。減壓水箱減壓的優點是減壓效果可靠，缺點是占用較多位置，在設置水箱的下一樓層消防給水壓力難以保證，而且也會造成消防給水系統的復雜化，因此在工程中，減壓水箱減壓方式也很少采用。
7減壓方式的多元化傾向
     近年來，在減壓孔板、節流管、減壓閥、減壓水箱減壓方式的基礎上，出現了消火栓系統減壓方式的多元化傾向，其代表產品是減壓穩壓消失栓和減壓水槍。減壓方式多元化的原因是多方面的如：①減壓技術的發展；②原有減壓方式存在缺陷；③客觀上的實際需要，如上海通用汽車公司由于采用室內、室外穩高壓消防給水系統，室外消防給水管網在1．oo～1．20 MPa水壓下運行，一支水槍需要有三個*戰士操持才能正常射流，這就啟迪了開發減壓水槍的意向。
     減壓水槍減壓的優點是減壓效果可靠，但價格不菲，同時容易被盜賣而丟失，一般宜配備在消防車上而不宜設置在消火栓箱內。有更多優勢的減壓設施是減壓穩壓消火栓。
8減壓穩壓消火栓
     減壓穩壓消火栓是減壓穩壓裝置和消火栓的組合，它起始于1993“高規”修訂之時，1996年開始在工程中得到應用，剛開始應用的*代產品為栓前減壓方式，當水中有雜質時會造成堵塞而影響出流量，新一代產品為栓后減壓方式，當水中有雜質時，不會造成堵塞也不影響消火栓出流量。它的優點是減壓效果可靠、穩壓效果穩定、不需計算、工程設計選用很方便。外形與普通消火栓相同，因此不多占用位置，安裝也簡單。缺點是價格高于減壓孔板和節流管，但遠低于減壓閥減壓方式。
     減壓穩壓消火栓雖然早在2004年已納入國家建筑標準設計圖集《室內消火栓安裝》，但在現行消防規范中未見有相關條文，究其原因是產品國家標準《室內消火栓》（GB 3445—2005）于2006年4月才正式施行，“建規”和“高規”還來不及及時反映，但可以預見在現行規范中反映應該是遲早的事。在GB 3445—2005中減壓穩壓消火栓有三種型號，見表2。目前在強制性標準中列有減壓穩壓消火栓相關條文的只有上海市工程建設規范《民用建筑水滅火系統設計規程》（2006年報批稿，以下簡稱“水規”），該規范9．3．12條規定如下“在消火栓給水系統中分區壓力內的減壓措施可采用符合本規范1．o．4條規定的減壓穩壓型室內
消火栓，且應符合下列規定：
l其孔板的單孔直徑不應小于20 mm；
2其節流裝置應由套筒、彈簧和不銹鋼孔板組成，設置在消火栓的栓后（按水流方向），且節流和滑動配合部位應采用耐腐蝕材料；
3在升壓和降壓過程中，消火栓不得出現震蕩
現象。”符合“水規”9．3．12條三款規定的減壓穩壓消火栓即為GB 3445—2005中Ⅲ型減壓穩壓消火栓。
9減壓穩壓消火栓的應用及對規范條文的影響
   減壓穩壓消火栓的應用必然會對現行消防規范條文帶來影響，影響有兩個方面：一是減壓值的調整，二是分區值的調整。現行消防規范減壓值是出水壓力不大于O．50 MPa，在O．50 MPa出水壓力下，當噴嘴口徑為19 mm時直流水槍的反作用力已達28．o kg，這個數值已超過20 kg的上限值，而在o．40 MPa出壓力時，反作用力為22．o婦，接近水槍可操持壓力上限值。因此當采用減壓穩壓消火栓時出水壓力值可從O．50 MPa下調至O．40 MPa，更有利于火場滅火的實際需要。
     分區給水系統分區給水系統靜水壓力值過去為O．80 MPa，現為1．oo MPa。該值與需設置減壓設施的出水壓力值有關、與減壓方式和其可行性有關、與滅火設施工作壓力值有關、也與消防給水管網各組件壓力特性有關。但可以看到總的趨向是給水豎向分區值在逐步提高。在減壓穩壓消火栓應用以后，由于減壓方式的改善和突破，使大幅度調給水分區壓力值成為可能。I型減壓穩壓消火栓可按O．80 MPa分區，Ⅱ型可按1．20 MPa分區，Ⅲ型則可按1．60MPa分區。經減壓后，栓后壓力為o．35 MPa，*可能滿足消火栓系統水槍噴水滅火要求，同時可使消防給水系統簡化。分區給水系統的分區也可從現在按靜壓分區合理調整到按動壓分區。
10減壓保（持）壓消火栓
     減壓保（持）壓消火栓是減壓穩壓消火栓的派生產品，當采用減壓穩壓消火栓時，出水壓力>O．40MPa，可減至O．25～0．35 MPa，當≤O．40 MPa時，仍需采用普通消火栓，全造成整幢建筑消火栓型號的不一致。而采用減壓保（持）壓消火栓，在出水壓力≤o．40MPa時，可不減壓，在>o．40 MPa時，會減壓至所要求的水壓，使整棟建筑消火栓的型號*一致。
1 1 結語
   減壓方式的多元化傾向使工程設計人員有更多的選擇，但在眾多的減壓方式中我們認為應著重減壓穩壓消火栓和減壓保（持）壓消火栓，但也不排除其他減壓方式在特定條件下的應用。